(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を出射する際の光の方向、範囲、輝度分布の少なくとも何れかを制御する光路制御機能を備えた光学部材であって、
光拡散シートと、
前記光路制御機能を有する光学シートと、
前記光拡散シートの光出射面と前記光学シートの光入射面とを接合する粘着層を備え、
前記接合された前記光拡散シートの光入射面に光を照射した場合に、０．０５ｍｍ２の欠陥が前記光学シートの光出射面側から目視できるように、前記粘着層の貯蔵剪断弾性率と損失剪断弾性率の比である損失係数tanδの最大値が−２０℃以上−１０℃以下の範囲で１．２以上１．７以下であり、さらに常温での前記損失係数tanδが０．２以上１．７未満であり、
前記粘着層の厚みが１０μｍ以上３０μｍ未満である、
ことを特徴とする光学部材。
【請求項２】
前記粘着層は、−４０℃以上９０℃以下の範囲で密着性を保持することを特徴とする請求項１記載の光学部材。
【請求項３】
前記粘着層は、光拡散性を有しないクリアタイプの粘着剤からなることを特徴とする請求項１または２記載の光学部材。
【請求項４】
前記粘着層は、光拡散性を有する粘着剤からなることを特徴とする請求項１または２記載の光学部材。
【請求項５】
前記光学シートは、シート状または薄板状の透明な基材と、前記基材の一方の面に設けられた半円柱状凸レンズ群もしくは凸シリンドリカルレンズ群からなるレンズ部を有するレンズシートと、前記基材の他方の面に設けられた光反射性を有する高屈折率層及び低屈折率層を備え、前記低屈折率層は前記他方の面で前記レンズ部の集光領域に設けられ、前記高屈折率層は前記他方の面で前記レンズ部の非集光領域に設けられていることを特徴とする請求項１記載の光学部材。
【請求項６】
光源と、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の光学部材を少なくとも備える、
ことを特徴とするディスプレイ用バックライトユニット。
【請求項７】
画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、
前記画像表示素子の背面に、請求項６記載のバックライトユニットを備える、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光路制御に用いられる光学部材及びそれを用いたバックライトユニット並びにディスプレイ装置に関し、特に液晶表示素子を用いたディスプレイ用直下型バックライトユニット並びにディスプレイ装置の照明光路制御に使用される光学部材の材料の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶パネルを使用した液晶表示装置（ＬＣＤ）はＯＡ分野のノート型パーソナルコンピュータやパーソナルコンピュータ用ディスプレイ，情報端末機器等の画像表示手段，また大型画面テレビなどの情報家電の画像表示手段，さらには携帯電話や個人用携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistance）の画像表示手段として様々な分野で利用されてきている。
【０００３】
液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるディスプレイでは、提供される情報を認識するのに必要な光源を内蔵しているタイプの普及が著しい。このような液晶表示装置は透過型であり、液晶パネルの背面側に光源を配設し、この光源からの光を面発光に変換して液晶パネルを照射する面光源装置、いわゆる、バックライトが採用されている。
バックライトの方式には、大別して冷陰極管（ＣＣＦＴ：Cold Cathode Fluorescent Tube）等の光源を光透過性に優れたアクリル樹脂等からなる平板状の導光板の側端部に沿って取付け、光源からの光を導光板内で多重反射させる導光板ライトガイド方式（エッジライト方式）と、導光板を用いず液晶パネルの背面に光源を配置した直下型方式とがある。
【０００４】
最近では、ノート型パーソナルコンピュータや携帯情報端末などに用いられる２０インチ以下の画面サイズの小型液晶表示装置には、低消費電力化が図れ、薄型化の容易なエッジライト方式の採用が主流となり、２０インチ以上の画面サイズの中〜大型液晶表示装置では直下型方式の採用が主流となっている。ラップトップコンピュータのような電池式装置において、光源で消費する電力は、電池式装置全体で消費する電力の相当部分を占める。
従って、所定の輝度を提供するのに必要な総電力を低減することで電池寿命が増大するが、これは電池式装置には特に望ましいことである。
２０インチ以上の液晶表示装置に対しては、より薄型で、視野角依存性が低く、高輝度、かつ低消費電力であることが求められており、液晶表示装置に搭載されるバックライトもその実現に対処することが要求されている。
【０００５】
複数本の冷陰極管を並列させた直下型方式のバックライトでは、光源としてのＣＣＦＴやＬＥＤ（Light Emitting Diode）などが、出射光を拡散させる拡散板を通して、その発光した光源の形状が直接視認できてしまうため、拡散板は非常に光散乱性の強い樹脂板が用いられている。この拡散板は、強い拡散性を持たせるために通常１ｍｍ〜３mm程度の厚さが必要であり、その厚さのために光吸収が少なからずあり、光源からの光量が減少し液晶画面表示が暗くなる問題がある。
この問題を解決するために、光路制御機能を有する光学シートと光拡散板とが二層構造の粘着層を介して一体化することで、ＣＣＦＴのランプイメージを不明瞭にし、且つ水平方向に広い角度で高い正面輝度を提供する光学部材が開発されている（特許文献１〜３参照）。
【０００６】
上述する一体型の光学部材は、図１及び図２に示すように、光入射側に位置する光拡散板２９と、光出射側に位置する光学シート３０を有し、この光拡散板２９と光学シート３０は複合接着層３１により一体に接合されている。
光学シート３０は、シート状または薄板状の透明な基材２２と、この基材２２の一方の面に並列に配設された半円柱状レンズ２１と、基材２２の反レンズ面に並列にしてストライブ状に形成された、光反射性を有する高屈折率層２４及び低屈折率層２５を備える。このうち、低屈折率層２５は基材２２の他方の面で半円柱状レンズ２１の集光領域に設けられ、高屈折率層２４は基材２２の他方の面で半円柱状レンズ２１の非集光領域に設けられる。また、複合接着層３１は第１接着もしくは粘着層２６と第２接着もしくは粘着層２８及び透明フィルム２７から構成される。
【０００７】
ディスプレイ使用時（観察時）、前記光学部材は、図２に示すように、光源３２から発せられた光３３を光拡散板２９で均一化することで光源のランプイメージを不明瞭にし、半円柱状レンズ２１によって正面方向に集光される向きに進んだ光３４のみが低屈折率層２５を通って正面輝度に寄与する。
また、光３３は半円柱状レンズ２１を通過する際に広がり、無駄になる方向に拡散された光３５は、低屈折率層２５と並列して設けられた光反射性を有する高屈折率層２４によって光源側に戻され、ランプハウス内の反射板によって再び光出射面に向かって進む。
このような光の反射の繰り返しにより、光源３２から発せられた光３３は無駄になることなく正面輝度に関与するため、高い正面輝度を実現する。
また、レンズ形状や光反射性を有する高屈折率層２４と低屈折率層２５の配置バランスを制御することで、水平方向に広い範囲で緩やかな輝度分布変化を維持することが可能であり、より自然な見え方のディスプレイを実現できる。
更に、液晶ディスプレイの輝度向上のために従来一般的に用いられているような拡散シートや輝度向上シートの多重使用を必要としないため、ディスプレイの組み立て時の作業性及び利便性を向上できる。
【特許文献１】ＷＯに００６／０８０５３０
【特許文献２】特開２００７−２１３０３５
【特許文献３】特開２００７−２２５８５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年盛んに開発が行われている大型・薄型ディスプレイに用いる輝度向上部材として、光路制御機能を有する光学シートと光拡散板とが一体化した光学部材は、光学特性およびハンドリング性の観点から有利である。
しかしながら、前記光学シートが光反射層と空気層が並列する構造をとることや接着層もしくは粘着層を介して一体化していることから、反射層の微小な欠落による意図しない方向への光の漏れ（輝点欠陥）や異物の混入による光出射の阻害（暗点欠陥）等が生じる可能性がある。
【０００９】
前記欠陥のサイズが小さい場合、出荷検査時に見落とす危険性があり、特に暗点欠陥は、ディスプレイとして使用する際に液晶パネルを通して正面から目視可能である場合が多く、欠陥流出は最終製品（ディスプレイ装置）にまで致命的な影響を与える。
また、ディスプレイ装置の薄型化に伴い、液晶パネルとバックライトユニットの距離が近づく傾向があることからも、パネル越しに目視可能となる欠陥サイズ下限も下がることが予想され、仮に欠陥が生じた場合には後工程への流出を防ぐことが必須となる。
【００１０】
本発明は上記のような事情に鑑みなされたもので、バックライト点灯時に液晶パネルを通して目視可能な欠陥を、光学部材単独で明確に目視することができ、画像品位に影響を及ぼす欠陥が発生してしまった場合にも、後工程への流出を回避することが可能な光路制御機能を有する光学部材及びそれを用いたバックライトユニット並びにディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記の目的を達成するためになされたもので、請求項１の発明は、入射した光を出射する際の光の方向、範囲、輝度分布の少なくとも何れかを制御する光路制御機能を備えた光学部材であって、光拡散シートと、前記光路制御機能を有する光学シートと、前記光拡散シートの光出射面と前記光学シートの光入射面とを接合する粘着層を備え、前記接合された前記光拡散シートの光入射面に光を照射した場合に、０．０５ｍｍ２の欠陥が前記光学シートの光出射面側から目視できるように、前記粘着層の貯蔵剪断弾性率と損失剪断弾性率の比である損失係数tanδの最大値が−２０℃以上−１０℃以下の範囲で１．２以上１．７以下であり、さらに常温での前記損失係数tanδが０．２以上１．７未満であり、前記粘着層の厚みは１０μｍ以上３０μｍ未満であることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の光学部材において、前記粘着層は、−４０℃以上９０℃以下の範囲で密着性を保持することを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の光学部材において、前記粘着層は、光拡散性を有しないクリアタイプの粘着剤からなることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１または２記載の光学部材において、前記粘着層は、光拡散性を有する粘着剤からなることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１記載の光学部材において、前記光学シートは、シート状または薄板状の透明な基材と、前記基材の一方の面に設けられた半円柱状凸レンズ群もしくは凸シリンドリカルレンズ群からなるレンズ部を有するレンズシートと、前記基材の他方の面に設けられた光反射性を有する高屈折率層及び低屈折率層を備え、前記低屈折率層は前記他方の面で前記レンズ部の集光領域に設けられ、前記高屈折率層は前記他方の面で前記レンズ部の非集光領域に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、ディスプレイ用バックライトユニットであって、光源と、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の光学部材を少なくとも備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明は、ディスプレイ装置であって、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、前記画像表示素子の背面に、請求項６記載のバックライトユニットを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光学部材及びそれを用いたバックライトユニット並びにディスプレイ装置においては、接合された前記光拡散シートの光入射面に光を照射した場合に、０．０５ｍｍ２の欠陥が光学シートの光出射面側から目視できるように、粘着層の貯蔵剪断弾性率と損失剪断弾性率の比である損失係数tanδの最大値が−２０℃以上−１０℃以下の範囲で１．２以上１．７以下であるのに加えて、常温での損失係数tanδが０．２以上１．７未満である粘着剤からなる粘着層は透明支持体を用いない構成であり、粘着層の厚みが１０μｍ以上３０μｍ未満の場合のみ、バックライト点灯時に液晶パネルを通して目視可能となる欠陥を、光学部材単独で明確かつ的確に篩い分けることが可能になり、一体型輝度向上シートの光学特性、ハンドリング性の利点を保持しつつ、ディスプレイ装置の画像品位に影響を及ぼす欠陥が生じてしまった場合でも、後工程への流出を避けることができ、光学シートと光拡散性シートとの一体化に必要な保持力を十分に有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
図３は本実施の形態による光学部材の一例を示す概略断面図、図４は本発明にかかる光学部材を用いたバックライトユニットの構成を示す概略断面図、図５は本発明にかかるバックライトユニットを用いたディスプレイ装置の構成を示す概略断面図である。なお、この各図において、各部位の縮尺は実際とは一致しない。
【００１９】
本実施の形態に示す光学部材は、図３に示すように、光拡散シート９と、光路制御機能を有する光学シート１０を備える。この光拡散シート９の光出射面と光学シート１０の光入射面は粘着層１６により接合されている。
粘着層１６は、接合された光拡散シート９の光入射面に光を照射した場合に、接合された光学シート１０の光出射面において０．０５ｍｍ２の欠陥が明確に目視することが可能である性能を有し、かつ貯蔵剪断弾性率と損失剪断弾性率の比である損失係数tanδの最大値が−２０℃以上−１０℃以下の範囲で１．２以上１．７以下の値で存在し、さらに常温での損失係数が０．２以上１．７未満である。また、この粘着層１６は、一層の粘着剤からなり、その厚みは１０μｍ以上３０μｍ未満である。
【００２０】
これは、損失係数tanδが前記範囲を上回ると、柔らかさが足りずに密着性不足になり、前記範囲を下回ると、硬さが足りずに空気層（後述する低屈折率層に相当する）が埋まってしまい輝点欠陥が生じる可能性がある点で不利である。また、粘着層１６の厚みに関しては、これが１０μｍ未満であると、光拡散シート９と光学シート１０との間に異物を噛み込んだ際に、異物による暗点欠陥だけでなく、光学シートが盛り上がることよる輝点欠陥が生じてしまう点と、光学シート１０と光拡散シート９との一体化保持力が不十分である点の２点で不利となる。また、厚みが３０μｍ以上であると、本発明にかかる光学部材を単独で扱う際に、明確に目視できる欠陥サイズの下限が大きくなり、ディスプレイ稼動時に液晶パネルを通して目視可能になってしまう欠陥が後工程に流出してしまう危険性を有する点で不利となるからである。
【００２１】
一方、損失係数が前記範囲内にあることで実用温度範囲内において密着性と空気層保持のバランスが充たされ、厚みが１０μｍ以上３０μｍ未満であることで、ディスプレイ稼動時に液晶パネルを通して目視可能なサイズの欠陥が全て明確に目視可能であり、仮に画像品位に影響を及ぼすような欠陥が生じてしまった場合でも、後工程への流出を回避することが可能である点と、一体化の保持力が十分である点で有利である。
【００２２】
また、粘着層１６が、従来のように透明支持体を介して複数の粘着層から構成されるものであると、粘着層間の界面での光のロスや欠陥の埋没により、明確に目視可能である欠陥サイズの下限が大きくなる点と、異なる素材の積層となるため、線膨張係数の相違から加熱時の反り量が増加する傾向にあり、薄型ディスプレイへの使用には不向きとなる点の２点で不利になるため、粘着層１６は透明支持体を用いない構成であることが望ましい。
【００２３】
粘着層１６には、ディスプレイ装置の内部に組み込んで使用する際の環境耐性を考慮し、想定されるディスプレイ装置の使用温度範囲を内包する−４０℃以上９０℃以下で密着性を保持する粘着剤を選定した。
また、粘着層１６には、光拡散性を有しないクリアタイプの粘着剤でも良いし、フィラー等を含有した光拡散タイプの粘着剤でも良い。
【００２４】
本実施の形態に示す光路制御機能を有する光学シート１０は、図３に示すように、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等からなるシート状または薄板状の透明な基材２を備え、この基材２の一方の面には、熱可塑性もしくはＵＶ硬化樹脂で成形させた半円柱状凸レンズ群もしくは凸シリンドリカルレンズ群からなるレンズ部１ａを有するレンズシート１が設けられている。
レンズシート１と反対の基材２の他方の面には感材３が貼合わされ、この感材３のレンズシート１と反対の面には、光反射性を有する高屈折率層４と低屈折率層５がレンズ部１ａに対向してストライブ状に配列されている。この高屈折率層４と低屈折率層５は、レンズ部１ａ側からUVを照射して感材３が硬化部分と未硬化部分に分かれることを利用した転写法で形成されるものであり、低屈折率層５は基材２の他方の面でレンズ部１ａの集光領域に設けられ、高屈折率層４は基材２の他方の面でレンズ部１ａの非集光領域に設けられている。
低屈折率層５は空間からなり、この空間に空気が充填されることで、最も効率的に正面輝度を向上させることが可能になる。また、レンズ部１ａの形状は半円柱状に限定されるものではない。
【００２５】
本実施の形態における光学部材構成用の光拡散性及び自立性を有するシート、すなわち光拡散シート９は、ＰＣ、シクロオレフィンポリマー、アクリル、ポリスチレン（ＰＳ）、もしくはこれらの材料を任意の比率で配合した共重合体を材料とする光拡散板や光微拡散板、透明板が挙げられる。
また、加熱時に光学部材がその光出射側（液晶パネル側）に凸となる反りを生じない組み合わせであれば、光学シート１０及び光拡散シート９の素材の組み合わせは限定されるものではない。
これは、加熱時に光学部材がパネル側に凸となる反り挙動を示すと液晶パネルを圧迫し、画像品位の低下や液晶パネルの破損を招く危険性があるためである。
【００２６】
次に、バックライトユニットの構成について図４を参照して説明する。
図４に示すバックライトユニットは、光学部材１００と、この光学部材１００の光入射側に配置された直下型の光源１１０を備える。
光学部材１００は、図３に示す光学部材と同様に構成されるもので、図３の光学部材と同一の構成要素には同一符号を付してその構成を省略する。
光源１１０は、光学部材１００の光拡散シート９の光入射面側に、該光入射面に沿って等間隔に配列された冷陰極線管などからなる複数のランプ１７と、このランプ１７からの光を光学部材１００の光拡散シート９へ反射させるランプハウス１８を備えている。
【００２７】
次に、ディスプレイ装置の構成について図５を参照して説明する。
図５に示すディスプレイ装置は、光学部材１００、この光学部材１００の光入射側に配置された直下型の光源１１０からなるバックライトユニット１２０と、光学部材１００の光る出射面に対向して配置された液晶パネル１９（特許請求の範囲に記載した画像表示素子に相当する）を備える。
このようなディスプレイ装置においては、図３に示す実施の形態と同様な粘着層１６を備えているので、図３に示す場合と同様な効果を発揮できる。
【００２８】
次に、の構成について図５を参照して説明する。
図５に示すディスプレイ装置は、光学部材１００、この光学部材１００の光入射側に配置された直下型の光源１１０からなるバックライトユニット１２０と、光学部材１００の光る出射面に対向して配置された液晶パネル１９（特許請求の範囲に記載した画像表示素子に相当する）を備える。
このようなディスプレイ装置においては、図３に示す実施の形態と同様な粘着層１６を備えているので、図３に示す場合と同様な効果を発揮できる。
【００２９】
次に本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
本発明の効果を示すため、図３に示す構成からなる光学部材及び図５に示す構成からなるディスプレイ装置を作成し、光学部材単独での目視可能欠陥の下限サイズ及びディスプレイ装置の液晶パネルを通した欠陥確認の可否を比較した。
ここでの比較とは、本発明にかかる光学部材の代表的な構成として、光硬化性樹脂を用いてレンズ成形を行った光学シート１０とＰＳからなる光拡散性シート９とを粘着層１６を介して一体化した構成を採用した際の粘着層の層数、厚み、光拡散性の有無による欠陥サイズに対する検査適性比較を指す。
この場合、欠陥の種類を問わず、バックライト点灯時に液晶パネル１９を通して目視可能な欠陥を、光学部材単独で的確に篩い分けられる場合のパネル判定を丸印で表し、光学部材単独で欠陥なしと判定されたサンプルにおいて、液晶パネルを通して欠陥が確認された場合のパネル判定を×印で表した。この時の判定結果を図６に示す。
また、本実施例において、光学部材及びディスプレイ装置は３７ｉｎｃｈサイズのものを用いた。
【００３０】
図５に示したように、損失係数の最大値が−２０℃以上−１０℃以下の範囲で１．２以上１．７以下の値で存在し、且つ常温での損失係数が０．２以上１．７未満である粘着剤からなる粘着層１６は透明支持体を用いない構成であり、その厚みが１０μｍ以上３０μｍ未満の場合のみ、バックライト点灯時に液晶パネル１９を通して目視可能となる欠陥を、光学部材単独で的確に篩い分けることが可能になる。すなわち、画像品位に影響を及ぼす欠陥が仮に発生したとしても後工程への流出を回避することが可能であることと、光学シート１９と光拡散性シート９との一体化に必要な保持力を十分に有していることが示された。
【００３１】
なお、粘着層１６は、従来のような透明支持体を用いない構成であり、その厚みが１０μｍ未満のサンプルでは、一体化保持力の低下だけでなく、光学シート１０と光拡散性シート９との間に異物を噛み込んだ際に、異物周辺の光学シートに浮きが生じ、欠陥サイズが拡大されることでディスプレイ装置への使用に堪えなくなる場合がある。このため、粘着層１６の厚みを１０μｍ未満にすることは望ましくないことも確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来の輝度向上を可能にした一体型光学部材の構造を説明するための概略断面図である。
【図２】従来の一体型光学部材の光路を説明するための概略断面図である。
【図３】本実施の形態による光学部材の一例を示す概略断面図である。
【図４】本発明にかかる光学部材を用いたバックライトユニットの構成を示す概略断面図である。
【図５】本発明にかかるバックライトユニットを用いたディスプレイ装置の構成を示す概略断面図である。
【図６】本発明の実施例における試験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１……レンズシート、１ａ……レンズ部、２……基材、３……感材、４……高屈折率層、５……低屈折率層、９……光拡散シート、１０……光学シート、１６……粘着層、１７……ランプ、１８……ランプハウス、１９……液晶パネル、１００……光学部材、１１０……光源、１２０……バックライトユニット。
【図１】
0005130928.tif 000002
【図２】
0005130928.tif 000003
【図３】
0005130928.tif 000004
【図４】
0005130928.tif 000005
【図５】
0005130928.tif 000006
【図６】
0005130928.tif 000007